处理系统及其运作方法

专利名称：处理系统及其运作方法
技术领域：
本发明涉及在搬送部周围集成设置有多个处理模块(process module)的联机式(inline-type)处理系统，特别涉及在多台或多组处 理模块中并列进行实质上相同处理的处理系统。
背景技术：
例如集成设备(cluster tool)是采用下述结构的处理系统其将多 个处理模块配置在主搬送室周围，使得能够连续或者同时进行相同或 者不同的处理，典型的是由半导体制造装置所采用(例如参照JP2000-127069A)。在这种集成设备的处理系统中，各处理模块包括用于控制模块内 的各部分动作和状态以及对处理实行控制的处理用模块控制器，并且， 主搬送室内的搬送机构包括用于控制其搬送顺序和搬送臂的动作的搬 送用模块控制器。而且， 一边交换统一控制系统全体的主控制器和模 块控制器之间的方案信息控制信号等， 一边以一定周期以及一定搬送 方式反复进行由各处理模块进行的规定的单片处理和由搬送机构进行 的基板搬送。特别是当在多台或多组处理模块中并列进行同一方案的 处理的情况下，能够使单一或复合处理的生产效率倍增。上述处理系统通常在长时间下连续运行，由此可以得到高生产性， 而且具有能够对应处理方案实现多种多样处理的所谓的灵活性(应对 性)。在这种情况下，在制造处理批量的间歇处等，系统内的基板搬送 全部停止，在各处理模块中，由于新的处理方案，需要花费相当的时 间进行用于使模块内部条件与设定值相符合的调节(conditionings这 种条件的代表有，处理模块的处理室或者腔室内的温度、内壁状态等。 作为腔室内的温度，特别是保持基板并对其进行加热的基座(susceptor) 的温度是重要的。但是，即使在多台或者多组处理模块中进行相同方案的处理，因
机器差别的不同，达到各条件设定值的时间在处理模块间也存在偏差。例如，作为处理温度，虽然方案中的设定温度为60(TC,但是关于基座 温度的设定值，某一个处理模块为590°C，另外的处理模块设定值则为 610°C。此外，即使基座温度的设定值相同，在各处理模块中，温度传 感器其灵敏度也因机器差别而有所不同，由此，其判断达到设定值的 时间也会产生偏差。在这种情况下，调节结束的时刻对各处理模块而 言各不相同而存在偏差，处理模块的台数越多这些时间的最大值和最 小值的差值就越大。在现有的集成设备中，即便用于新开始的处理方案的调节没有完 成的处理模块只有一个，其它所有的处理模块也都会被置于待机状态， 在最后的处理模块调节完成的时刻所有处理模块一起开始运行。但是， 系统在上述待机状态期间实质上完全没有运行，因此，在生产性方面 还有改善的余地。发明内容本发明是鉴于上述现有技术的问题而提出的，其目的在于提供一 种处理系统，即使各处理模块对于期望的处理其调节时间存在偏差， 也能够尽可能地有效利用系统全体的资源以提高生产率。为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种处理系统，其特征在于，包括多个处理模块，构成为各个对基板实施实质上相同的处 理；搬送系统，在其周围连接有上述多个处理模块并且在其内部包含 具有第一搬送机构的第一搬送模块，该搬送系统构成为从收纳有多个 基板的盒体将各基板搬送至上述多个处理模块中的任一个；以及控制 器，控制上述搬送系统和上述多个处理模块的动作，其中，上述控制 器控制上述搬送系统和上述多个处理模块，使得在分别进行用于使上 述多个处理模块成为能够实施上述处理状态的调节的情况下，每当上 述多个处理模块中的一个完成调节时，上述搬运系统从上述盒体在向 着上述一个已完成调节的处理模块的搬送路径上开始逐次搬送基板， 并且开始对上述一个己完成调节的处理模块中的基板进行逐次处理。开始逐次搬送基板时的最初一个基板乃至多个基板的搬送起始点 没有必要在盒体内。搬送的起始点可以在从盒体到处理模块的搬送路
径上的任一位置。即，到搬送开始时刻为止，能够使基板在搬送路径 内的任意位置待机。另外，本发明提供一种处理系统，其特征在于，包括多个处理 模块，该多个处理模块包含多种且每种具有多个，使得能够设定多组 处理模块组，该处理模块组由多种处理模块组成，能够实行由一系列 多个处理构成的复合处理；搬送系统，在其周围连接有上述多个处理模块并且在其内部包含具有第一搬送机构的第一搬送模块，该搬送系 统构成为从收纳有多个基板的盒体将各基板搬送至上述多个处理模块 中的任一个；以及控制器，控制上述搬送系统和上述多个处理模块的 动作，其中，上述控制器控制上述搬送系统以及上述多个处理模块， 使得在进行用于使上述多个处理模块成为能够实施分别被分配的上述 处理状态的调节的情况下，每当在调节已完成的处理模块中能够实施 上述复合处理的处理模块的组合成立时，设定该组合作为上述处理模 块组，上述搬送系统开始从上述盒体在向着设定的上述处理模块组的 搬送路径上对基板逐个地进行搬送，并且开始对设定的处理模块组中 的基板进行逐次处理。本发明第二方面提供一种处理系统的运转方法，其特征在于上 述处理系统包括多个处理模块，构成为各个对基板实施实质上相同 的处理；和搬送系统，从收纳有多个基板的盒体将各基板搬送至上述 多个处理模块中的任一个，其中，在分别进行用于使上述多个处理模 块成为能够实施上述处理状态的调节的情况下，每当上述多个处理模 块中的一个完成调节时，上述搬运系统从上述盒体在向着上述一个已 完成调节的处理模块的搬送路径上开始逐次搬送基板，并且开始对上 述一个已完成调节的处理模块中的基板进行逐次处理。此外，本发明提供一种处理系统的运转方法，其特征在于，包括 上述处理系统包括多个处理模块，该多个处理模块包含多种且每种 具有多个，使得能够设定多组处理模块组，该处理模块组由多种处理 模块组成，能够实行由一系列多个处理构成的复合处理；和搬送系统， 该搬送系统从收纳有多个基板的盒体将各基板搬送至上述多个处理模 块中，其中，在进行用于使上述多个处理模块成为能够实施分别被分 配的上述处理状态的调节的情况下，每当在调节已完成的处理模块中
能够实施上述复合处理的处理模块的组合成立时，设定该组合作为上 述处理模块组，上述搬送系统开始从上述盒体在向着设定的上述处理 模块组的搬送路径上对基板逐个地进行搬送，并且开始对设定的处理 模块组中的基板进行逐次处理。


图1是表示本发明一种实施方式的处理系统结构的概略平面图。图2是用于说明图1所示真空搬送机器的拾取按压动作模式图。 图3是说明图1所示处理系统中的控制和搬送路径的框图。 图4是说明在处理系统中进行单一处理时作用的一阶段的图。 图5是说明在处理系统中进行单一处理时作用的另一阶段的图。 图6是说明在处理系统中进行单一处理时作用的再一阶段的图。 图7是说明在处理系统中进行复合处理时其作用的第一例的图。 图8是说明在处理系统中进行复合处理时其作用的第二例的图。 图9是表示图7所示的第一例中的作用的一阶段的说明图。 图10是表示图8所示的第二例中的作用的一阶段的说明图。 图11是本发明中其他实施方式的处理系统的构成的概略平面图。
具体实施方式
图1是表示本发明一个实施方式中的集成设备(clustertool)的处 理系统的构成图。该处理系统是在构成中央搬送室的传送模块(transfer module) TM周围环状地配置有多台(例如四台)处理模块(process module) PM,、 PM2、 PM3、 PM4和两个负载锁定模块(loadlock module) LLM,、 LLM2的多腔室系统。各模块分别具有能够在希望的真空度下 形成减压空间的真空腔室或者处理室。中心部的传送模块TM通过根 据需进行开闭的闸阀GV与周边部的各模块PM，、 PM2、 PM3、 PM4、 LLM,、 LLM2相连接。在传送模块TM的室内，设置有具有一对可旋转伸縮的搬送臂FA、 Fb的真空搬送机器(robot) RB,。该搬送机器RB,在真空搬送用模块 控制器MCt (图3)的控制下运转，各搬送臂Fa、 FB能够在其叉形末 端执行器(end effector)上保持一个被处理体例如半导体晶片(以下简 称(晶片))，能够通过处于打开状态的闸阀GV有选择地将搬送臂FA、 FB的任一方相对于周围各模块PM,、 PM2、 PM3、 PM4、 LLM,、 LLM2 进行插入或拔出，以对晶片进行搬入(loading:装载)/搬出(unloading: 卸载)。两搬送臂FA、 FB搭载在机器本体互相相反的两个方向上，能 够一体地旋转运动，并且搬送臂构成为能够在原位置与前进位置(模 块内)之间伸縮移动。处理模块PM,、 PM2、 PM3、 PM4在各自的腔室内部具有保持晶片 用的载置台或者基座，分别在各自的处理用模块控制器MC,、 MC2、 MC3、 MC4 (图3)的控制下，使用规定的用力(手段)(处理气体、 电力等)来控制腔室内的温度、压力、电场、磁场、处理气体浓度等， 由此进行规定的单片处理，例如CVD或者溅射等成膜处理、热处理、 干蚀刻加工等。在负载锁定模块LLM,、 LLM2的内部，可以根据需要设置有加热 部或冷却部。负载锁定模块LLM,、 LLM2在与传送模块TM相反一侧 通过闸阀(或者门阀(door valve)) GV与正常大气压下的装载模块 (loader module) LM连接。并且，与该装载模块LM相邻接设置有装 载端口 LP和定位机构(orientor) ORT。装载端口 LP用于在与外部搬 送车之间放入或取出晶片盒CR。定位机构ORT用于晶片W的定位平 面(orientation flat)或者使凹槽(notch)定位在规定位置或方向。此 外，在例示的实施方式中，传送模块TM和装载装置LM构成处理系 统内部的搬送系统。设置在装载模块LM内的大气搬送机器RB2具有可伸縮的搬送臂， 能够在直线导向体(linear guide) LA上沿水平方向移动并能够升降、 旋转，其在大气搬送用模块控制器MCL (图3)的控制下动作，在装 载端口LP、定位机构ORT以及负载锁定模块LLMi、 LLM2之间往复 移动以搬送一个或多个单位的晶片。其中，直线导向体LA由永久磁石、 驱动用励磁线圈以及测量头(Scale head)所构成，根据来自主控制器 的命令施行搬送机器RB2的直线驱动控制。此处，对用于利用该集成设备(cluster tool)内的任意处理模块(例 如PM，)使放入装载端口 LP的晶片盒CR内的一个晶片接受单一处理 的基本晶片搬送顺序进行说明。在该系统内搬送晶片时，为了使各部分按照规定程序运转，在统一控制全体系统的设备控制器(equipment controller) EC与搬送(大气搬送、真空搬送)模块控制器MCT、 与各处理模块控制器MC,、 MC2、 MC3、 MC4之间进行必要的数据和 控制信号的交换(图3)。此外，该集成设备(clustertool)中的控制系 统的结构只在图3中表示，在其他图中将省略图示。装载模块LM的搬送机器RB2从装载端口 LP上的晶片盒CR中取 出一个晶片Wj，并将该晶片Wi搬送至定位机构ORT使其向着规定位 置，在完成上述动作后再移送至负载锁定模块LLM,、 LLM2中的任一 方(例如LLM,)。在大气压状态下将晶片Wj搬送至作为移送目标的负 载锁定模块LLM,中。然后，利用图未示出的排气装置将室内抽成真空， 并在减压状态下将晶片Wi交接到搬送模块TM的真空搬送机器RB,。搬送机器RB,使用搬送臂FA、 Fb其中之一，从负载锁定模块LLM, 取出晶片Wi，接着使其旋转规定角度对准该处理模块PM,，将从负载 锁定模块LLM,取出的晶片Wi搬送至处理模块PM,。处理模块PM,按 照预先设定的方案在所规定的条件(气体、压力、高频电力、时间等) 下实施单片处理。当该单片处理结束后，搬送机器RB,从处理模块PM,搬出晶片 Wi，并返回到负载锁定模块LLM" LLM2的任一方(例如LLM2)。该 负载锁定模块LLM2若搬入处理完成的晶片Wj，则室内从减压状态切 换到大气压状态。在此之后，装载模块LM的搬送机器RB2从大气压 状态的负载锁定模块LLM2中取出晶片Wi并使其返回到对应的晶片盒 CR内。其中，还可以在负载锁定模块LLM,、 LLM2中在期望的气氛下 对所滞留的晶片Wj实施加热或冷却处理。在利用该集成设备(cluster tool)内的任意组的处理模块(例如PM,、 PM2)对一个晶片Wi实施复合处理的情况下，由第一处理模块PM,进 行第一工序的单片处理。当该第一处理结束后，搬送机器RB,将从处 理模块PM!搬出的晶片Wi接着搬入第二处理模块(例如PM2)。在第 二处理模块PM2中，按照预先设定的方案在规定的条件下实施第二工 序的单片处理。当该第二处理完成时，搬送机器RB,将晶片Wi从第二处理模块 PM2搬出，然后再搬入负载锁定模块LLM,、 LLM2的任一方。在负载 锁定模块LLM,、 LLM2与装载端口 LP之间的晶片搬送与上述单一处 理时的情况相同。在该实施方式中，搬送模块TM的搬送机器RB,具有如上所述的 一对搬送臂FA、 FB，能够相对于其周围的各处理模块PM,、 PM2、 PM3、 PM4进行通过一系列操作交替该处理模块已处理完的晶片和接着应由 该处理模块接受处理的晶片的拾取放置(pick-and-place)动作。此处，参照图2对拾取放置动作进行说明。搬送机器RB,如图2 (A)所示，将应搬入目标处理模块PMn的未处理(处理前)晶片Wj 保持在单个搬送臂例如Fa上，使另一方的搬送臂Fe处于没有晶片的空 置状态并对准该处理模块PMn。然后，如图2 (B)、 (C)所示，处于 空置状态的搬送臂FB插入到该处理模块PMn的腔室内，并从中将处理 完的晶片Wi取出(拾取(pick)动作)。其次，如图2 (D)所示，使 搬送臂Fa、 FB旋转180度，将保持有未处理晶片Wj的搬送臂Fa置于 处理模块PMn的正面。然后，如图2 (E)、 (F)所示，搬送臂Fa插入到该处理模块PM。的腔室内将该晶片Wj交接到内部的载置台或支撑销上，并抽出处于空置状态的搬送臂FA (放置(place)动作)。其中， 在该拾取放置动作期间，设置在该处理模块PM。的晶片出入口上的闸 阀GV (图1)始终处于打开状态。而且，搬送机器RB,能够相对于各负载锁定模块LLM,、 LLM2通 过与上述相同的拾取放置动作进行晶片的更换。此外，当执行一次拾 取放置动作时，能够在拾取动作后立刻执行放置动作，此外，也能够 在拾取动作后间隔较短待机时间执行放置动作。而且，搬送机器RB， 也可以单独执行将晶片Wi搬出的拾取动作或者将晶片Wj搬入的放置 动作。在该集成设备的处理系统中，处理模块PM,、 PM2、 PM3、 PM4中 的多台是由同一种机器构成的，此时，能够在这些多台处理模块中同 时并列进行相同处理方案。作为一个例子，在处理模块PM,、PM2、PM3、 PM4全部由同一机种的CVD装置构成时，这四台机器可以同时并列进 行同一方案的成膜处理。在这种情况下，如图3所示，在系统内部， 在设置于装载端口LP上的晶片盒CR与各处理模块PM,、 PM2、 PM3、 PM4之间设定有晶片W往复用的搬送路径。其中，在图示的搬送路径中省略定位机构ORT的表示。更详细地说，在装载端口 LP和各负载锁定模块LLM,、 LLM2之 间设置有大气系搬送路径SA，该大气系搬送路径SA经由装载模块LM、 即通过大气搬送机器RB2以一个为单位往复搬送晶片W。该搬送路径 Sa是所有晶片W都经过的共同通路。此外，在负载锁定模块(LLM,、 LLM2)与各处理模块PM,、 PM2、 PM3、 PM4之间设置有真空系搬送 路径SB、 S,、 S2、 S3、 S4，这些真空系搬送路径SB、 S,、 S2、 S3、 S4 经由传送模块TM、即利用真空搬送机器RB,以一个为单位往复搬送晶 片W。在此，SB是在负载锁定模块(LLM,、 LLM2)和真空搬送机器 RB,之间所有晶片W都通过的共同搬送路径。另一方面，S,、 S2、 S3、 S4是并列地设置在真空搬送机器RB,与各处理模块PM,、 PM2、 PM3、 P1VU之间的搬送路径，在各搬送路径上，分别通过属于被分为四组的 晶 片W各组的晶片。在此，图3说明的是全部处理模块PM,、 PM2、 PM3、 PM4运转时 系统内部的搬送顺序。作为一个例子，晶片盒CR内的四个基板Wi、 Wi+1、 Wi+2、 Wi+3按照Wj、 Wi+，、 Wi+2、 Wi+3的顺序分别在处理模块PM,、 PM2、 PM3、 PM4中接受同一方案的成膜处理。在该情况下，第一个晶 片Wj从装载端口 LP开始经由前进路径(去路)SA—SB—S,被搬入到 处理模块PM,。接着，第二个晶片Ww从装载端口 LP开始经由去路SA—SB—S2被搬入到处理模块PM2。然后，第三个晶片Wi+2从装载端口 LP开始经由去路SA—SB—S3被搬入到处理模块PM3。最后，第四 个晶片Wi+3从装载端口 LP开始经由去路SA—SB—S4被搬入到处理模 块PM"然后，最先完成上述处理的晶片Wj从处理模块PM|开始经由返回 路径(回路)S,—SB—Sa而返回到装載端口 LP的晶片盒CR。其次， 第二个完成上述处理的晶片Wi+1从处理模块PM2开始经由回路 S2—SB—Sa返回到装裁端口 LP的晶片盒CR。再次，第三个完成上述 处理的晶片Wi+2从处理模块PM3开始经由回路S3—SB—SA返回到装载 端口LP的晶片盒CR。最后，第四个完成所述处理的晶片Wj+3从处理 模块PM4开始经由回路S4—SB—Sa返回到装載端口 LP的晶片盒CR。
其中，当从处理模块PM,搬出第一个晶片Wi时，使从装载端口 LP经由去路SA—SB—S,而来的第五个晶片Wj+4通过上述拾取放置操 作与该第一个晶片Wi相交换并将其搬入到处理模块PM,。然后，当从 处理模块PM2搬出第二个晶片Wi+1时，使从装载端口 LP经由去路 SA—SB—S2而来的第六个晶片Wi+5通过上述拾取放置操作与该第二个 晶片Ww相交换并将其搬入处理模块PM2。然后，当从处理模块PM3 搬出第三个晶片Wj+2时，使从装载端口 LP经由去路SA—SB—S3而来的第七个晶片Wi+6通过上述拾取放置操作与该第三个晶片Wj+2相交换并将其搬入处理模块PM3。最后，当从处理模块PM4搬出第四个晶片 Wi+3时，使从装载端口 LP经由去路SA—SB—S4而来的第八个晶片Wi+7通过上述拾取放置操作与该第四个晶片Wi+3相交换并将其搬入处理模 块PM4。但是，在该处理系统中，当变更处理顺序时，在处理批量的间歇 处，系统内部基板的搬送动作全部停止，在各处理模块PM,、PM2、 PM3、 PM4中，因新的处理顺序而需要花费相当的时间进行用于使模块内部 条件(例如基座的温度、腔室内壁的状态等)与基准值或基准状态相 一致的调节。通常，该调节所需的时间在各模块中存在差别。即，如 现有技术的说明中所述那样，即使是相同规格的处理模块，也会由于 机器差别使得调节所需要的时间(例如基座的温度从待机用温度上升 到处理用温度所需的时间)存在偏差。该处理系统在实施这种调节时，按照如下的顺序开始实际的处'理。 例如，设各处理模块PM卜PM2、 PM3、 PM4中PM2最先完成调节。这 时，处理模块PM2的模块控制器MC2将通知调节完成的规定状态显示 信号(就绪(ready)信号)传送到设备控制器EC。由此，设备控制器 EC向搬送(大气搬送、真空搬送)模块控制器MCT、 MCl通知上述内 容。然后，在这些模块控制器MC2、 MCT、 MCl的控制下，处理模块 PM2、大气搬送机器RB2、负载锁定模块(LLM,、 LLM2)和真空搬送 机器RB,分别开始动作，如图4所示，在搬送路径Sa—SB—S2中开始 搬送基板。即，将未处理的基板W,、 W2、 W3、 W4......按照一定周期从装载端口 LP的晶片盒CR经由去路SA—SB—S2逐个地顺次送入到处 理模块PM2。然后，将处理完成的基板W,、 W2、 W3、 W4……按照一 定周期从处理模块PM2经由回路S2—SB—SA逐个地顺次送回至装载端 口LP的晶片盒CR。这时，在处理模块PM2中，通过搬送机器RB,的 拾取放置操作，将下一个基板Ww搬入，以替换处理完的被搬出的基 板Wio
紧接着，设处理模块PM4使第二个晶片完成调节。这时，从处理 模块PM4的模块控制器MC4向设备控制器EC发送准备就绪信号，并 向搬送模块控制器MCT、 MCi也通知该信息。由此，处理模块PM4开 始运作，圈5所示的搬送路径Sa—SB—S4成立。g卩，至此为止从由处理模块PM2进行的单独运作开始，到转换为由PM2、 PM4两台并列进行运作时为止，不只在搬送路径SA—SB—S2上进行基板搬送，在搬送 路径Sa—SB—S4上也进行基板搬送。在该情况下，当某一基板Wj利用 处理模块PM2接受处理期间从处理模块PM4发出准备就绪信号时，下 一个基板Wi+I能够从去路SA—SB—S2移动到搬送路径SA—SB—S4而被 搬入到处理模块PM4。此时，基板Wi+1的下一个基板Wi+2被搬送到搬 送路径SA—SB—S2，基板Wi+2的下一个基板Wi+3被搬送到搬送路径 SA—SB—S4。后面的基板依次类推。其中，搬送路径SA—SB—S4上的 搬送相对于搬送路径SA—SB—S2上的搬送存在规定的时间误差，并周 期地循环进行。之后当新的搬送路径成立时，该新的搬送路径上的搬 送相对于这之前已成立的搬送路径上的搬送也存在规定的时间误差， 并周期地循环进行。接着，设处理模块PM,使第三个晶片完成调节。这时，仍然是从 处理模块PM,的模块控制器将准备就绪信号传送至设备控制器 EC，并向搬送模块控制器MCT、 MCL也通知该信息。由此，处理模块 PM,也开始运作，如图6所示，搬送路径Sa—SB—S,成立。g卩，至此 为止从由PM2、 PM4两台并列运行开始，转换为由PM2、 PM4、 PM, 三台并列运行为止，除了在搬送路径SA—SB—S2、 SA—SB—S4搬送基 板之外，在搬动通路SA—SB—S,也开始搬送基板。在该情况下，在任 意基板Wi、 Wi+1分别通过处理模块PM2、 PM4接受处理的期间从处理 模块PM,发出准备就绪信号时，下一个基板Wi+2能够从去路 SA—Sb—S2移幼至搬送路径Sa—Sb—S,而被搬入处理模块PM,。在这种情况下，基板Wi+2的下一个基板Wi+3在SA—SB—S2上被搬送，基板Wi+3的下一个基板Ww在SA—SB—S4上被搬送，基板wi+4的下一个基 板wi+5在SA—SB—s,上被搬送。接着，最后若处理模块PM3完成调节，则之后与图3相同，四台 一起并列运作，成为在四个系统的搬送路径SA—SB—S2、 SA—SB—S4、 SA—SB—S,、 SA—SB—S3上进行基板的搬送。并且，在本例中以PM2、 PM4、 PM,、 PM3的顺序反复进行基板的搬送或者搬入/搬出。这样，在本实施方式中，在实际处理开始之前的调节中，当在处 理模块PM,、 PM2、 PM3、 PM4中的任一台中完成时，即若在系统内的 搬送路径SA—SB—S,、 SA—SB—S2、 SA—SB—S3、 SA—SB—S4中的任 一个成立，则立即在该搬送路径上开始基板搬送，并在该处理模块PM 中以一定周期反复进行单片处理动作，因此，能够在系统内有效地利 用可动资源，使生产力得到提高。此外，在该实施方式中，所谓在各搬送路径上开始基板搬送是指 相对该搬送路径上的处理模块，在调节已经完成后，开始用于最初的 基板W被搬入的搬送动作，在该开始时刻之前，基板W能够在搬送 区域内的任意位置、即装载端口 LP、装载模块LM、负载锁定模块 (LLM,、 LLM2)、以及搬送模块TM内的任意位置待机。因此，例如， 在上述例子中，在处理模块PM4完成第二个晶片调节时，未处理的下 一个基板Wi+1在传送模块TM内、即在真空搬送机器RB,的搬送臂上 待机时，幵始搬送路径Sa—SB—S4上的基板搬送，将该基板Ww搬入到处理模块PM4。该集成设备的处理系统能够在两组处理模块中并列进行同一方案 的复合处理。例如，在通过一列式(inline)连续成膜处理形成Si处理 中金属隔壁所使用的Ti/TiN层积膜的应用中，可以在处理模块PM,、 PM3中使用用于形成下层Ti膜的CVD装置，在处理模块PM2、 PM4 中使用用于形成上层TiN膜的CVD装置。在这种情况下，处理模块的 组合方式有两种，也就是图7所示的PM,—PM2PM3—PM4组 合方式和图8所示的PM,—PM4PM3—PM2组合方式。也可以 固定地选择其中任意一个组合方式，在本实施方式中，可以任意选择 这两种中的一种，按照后述的调节完成时间的顺序有条件地选择其中 一种组合方式。
其中，在图7的情况下，在负载锁定模块(LLM,、 LLM2)与其中 一组(方便起见称为A组)处理模块PM,—PM2之间设置有单 方向搬送路径S,—Sa—S2,在该搬送路径上利用搬送模块TM的真空搬 送机器RB,以一个为单位搬送晶片W。这里，S,是从负载锁定模块 (LLM,、 LLM2)到第一工序用处理模块PM,的搬送路径，Sa是从处 理模块PM,到第二工序用处理模块PM2的搬送路径，S2是从处理模块 PM2回到负载锁定模块(LLM,、 LLM2)的搬送路径。未处理晶片Wj从负载锁定模块(LLM,、 LLM2)经由搬送路径S, 被搬送到处理模块PM,，并在此接受第一工序的处理(Ti成膜处理)。 若该第一搬送工序的处理结束，则紧接着晶片Wi从处理模块PM,经由 搬送路径Sa被搬入到处理模块PM2，并在此接受第二工序的处理(TiN 成膜处理)。若该第二工序的处理结束，则紧接着晶片Wj从处理模块 PM,经由搬送路径S2被搬送回负载锁定模块(LLM,、 LLM2)。在各处 理模块PM,、 PM2中，通过搬送机器的拾取放置动作对晶片进行搬出/ 搬入。而且，在图7中，在负载锁定模块(LLM,、 LLM2)与另一组(方 便起见称为B组)处理模块PM3—PM4之间，设置有单方向搬 送路径S3—Sb—S4，在该搬送路径上利用搬送模块TM的真空搬送机 器RB,以一个为单位搬送晶片W。这里，S3是从负载锁定模块(LLM,、 LLM2)到第一工序用处理模块PM3的搬送路径，Sb是从处理模块PM3 到第二工序用处理模块PM4的搬送路径，S4是从处理模块PM4回到负 载锁定模块(LLM,、 LLM2)的搬送路径。未处理晶片Wj从负载锁定模块(LLM,、 LLM2)经由搬送路径S3 被搬入到处理模块PM3，并在此接受第一工序的处理(Ti成膜处理)。 然后，若该第一 搬送工序的处理结束，则紧接着晶片Wi从处理模块PM3 经由搬送路径Sb被搬入到处理模块PM4，并在此接受第二工序的处理 (TiN成膜处理)。若该第二工序的处理结束，则紧接着晶片Wj从处理 模块PM4经由搬送路径S4被搬送回负载锁定模块(LLM" LLM2)。在 各处理模块PM3， PM4中，通过一系列拾取放置动作对晶片进行搬出/ 搬入。在图7中，作为全体搬送方式，从装载端口LP的晶片盒CR经由
大气搬送路径SA—SB投入到负载锁定模块(LLM，、 LLM2)的基板W， 在真空空间中，经由搬送路径S,—Sa—S2通过A组处理模块PM,—PM2以一列式(in line)连续地接受第一和第二处理工序的 情况，和经由搬送路径S3—Sb—S4通过B组处理模块PM3—PM4以 一列式连续地接受第一和第二处理工序的情况，是间隔开一定时间差 逐个地交替分开。然后，回收至负载锁定模块(LLM,、 LLM2)的各基 板从此处经由大气搬送路径SA—SB返回至装载端口 LP的晶片盒CR。在图8中，在负载锁定模块(LLM,、 LLM2)与另一组(方便起见 称为C组)处理模块PM,—PM4之间，设置有单方向搬送路径 S,—Se—S2，在该搬送路径上利用搬送模块TM的真空搬送机器RB， 以一个为单位搬送晶片w。这里，S,是从负载锁定模块(LLM" LLM2) 到第一工序用处理模块PM,的搬送路径，Se是从处理模块PM,到第二 工序用处理模块PM4的搬送路径，S4是从处理模块PM4回到负载锁定 模块(LLM,、 LLM2)的搬送路径。而且，在图8中，在负载锁定模块(LLM，、 LLM2)与另一组(方 便起见称为D组)处理模块PM3—PM2之间，设置有单方向搬 送路径S3—Sd—S2，在该搬送路径上利用搬送模块TM的真空搬送机 器RB，以一个为单位搬送晶片W。这里，S3是从负载锁定模块(LLM,、 LLM2)到第一工序用处理模块PM3的搬送路径，Sd是从处理模块PM3 到第二工序用处理模块PM2的搬送路径，S2是从处理模块PM2回到负 载锁定模块(LLM,、 LLM2)的搬送路径。图8的组合方式相当于在图7的组合方式中相互代替第二工序用 处理模块PM2、 PM4。因此，图8的搬送方式相当于在图7的搬送方式 中相互替代处理模块PM2、 PM4。这样一来，当在多组处理模块中并列进行同一方案的复合处理时， 由于调节是在各模块中分别各自进行的，所以调节结束的时间存在偏 差。在该处理系统中，按照以下顺序开始实际处理。例如，在处理模块PM" PM2、 PM3、 PM4中，PM,最先完成调节。 在该时刻，第二工序用处理模块PM2、 PM4中的任一个都处于调节状 态中，所以PM,只能原样保持待机状态中。然后，其中在PM2、 PM4 中的任一个例如PM2完成调节的时刻，如图9所示，A组处理模块PM!—PM2成立，开始执行搬送路径SA—SB— (S,—Sa—S2)上的 基板搬送。由此，在该处理系统中，能够逐个地对晶片盒CR中的晶片 W实施利用A组的处理模块PM,—PM2进行的一列式复合处理(Ti/TiN的层积膜的形成)。之后，即使剩下的处理模块PM3、 PM4中的一个完成调节，也只 有A组的处理模块PM,、 PM2这一系统继续处于工作的运转状态，最 后，在处理模块PM3、 PM4中的另一个也完成调节时刻，搬送路径Sa —SB— (S3—Sb—S4)上的基板搬送也开始，B组的处理模块PM3—PM4开始运作。但是，当处理模块PM3比处理模块PM4提 前完成调节的情况下，如果预测到在处理模块PM3实行一次第一工序 处理(Ti成膜处理)期间处理模块PM4的调节能够完成时，在处理模 块PM4的调节完成之前，可以看作处理模块PM4己经完成调节，并能 够开始处理模块PM3的运作和搬送路径SA—SB— (S3—Sb—S4)上的 基板搬送。这样一来，终归都是A组的处理模块PM,4PM2与B 组的处理模块PM3—PM4这两个系统的全体运作模式，关于图7所 述的搬送方式中各个部分的搬送都是周期地反复进行的。上述的预测是通过处理模块PM4的模块控制器MC4由设备控制器 EC来执行的。即，模块控制器MC4依据规定调节的处理内容的方案(前 序方案(prologue recipe)、前处理方案等)信息按照步骤单位来把握处 理模块PM4中的调节进度状况，计算调节完成的剩余时间TR，并逐次 对其进行更新。设备控制器EC从模块控制器MQ实时接收时刻变化 的剩余时间TV的数据，将接收的剩余时间TV与所规定的基准值或规 定值Ts相比较，在剩余时间TR小于规定值Ts的时刻开始执行搬送路 径Sa—SB— (S3—Sb—S4)上的基板搬送。每当执行预测时，设备控制器EC通过搬送模块控制器MCT、 MCl 监视在搬送领域内即装载端口 LP、装载模块LM、负载锁定模块(LLM！、 LLM2)以及传送模块TM内处于待机状态的未处理基板W的位置， 并计算出从该待机位置将该基板W搬入到B组的第一处理用处理模块 PM3中所需的第一搬送时间i;。然后，在该第一搬送时间Ta上加上该 基板W为了接受第一处理而在处理模块PM3内停滞的方案时间Tb和 处理模块PM3内的停滞结束后的该基板W从处理模块PM3被搬出所需
的第二搬送时间Te，从而计算出最小所需时间(Ta+Tb+T》。然后，决 定出该最小所需时间以上的规定值Ts。通常，可以将该最小所需时间决定为规定值Ts。由此，在处理模块PM3中只结束一次第一处理的基 板W,可以不需要浪费没有必要的等待时间，在处理模块PM4的调节 完成之后直接被搬入到处理模块PM4中。其中，若在搬送区域(装载端口 LP 传送模块TM)内处于待机状态的未处理基板w移动，则第一搬送时间i;与其位置相对应地变化，其每次的规定值Ts也会随之更新。此外，如果在搬送区域(装载端口 LP 传送模块TM)内正处于待机状态的未处理的基板W有多个，则既可以根据规定的选定基准来选定作为上述预测判断基准的一个基板 W,或者也可以选定多个基板W分别算出各自的规定值Ts后，按照规定的判断条件采用一个规定值Ts。调节中的处理模块内的剩余时间TV随着时间的经过而减少。另一 方面，在搬送领域内处于待机状态的基板W，越是位于上游一侧，其 第一搬送时间i;越长，规定值Ts越大。因此，因为剩余时间TR通常 在初始时在位于最上游位置待机的基板的规定值Ts以下，所以可以使 用该基板W作为上述判断基准。但是，对于调节未完成的剩下的处理 模块PM4而言，在开始剩余时间Ta的监控的时刻，该剩余时间TR有 可能已经在上游位置待机的基板W的规定值Ts以下。在这样的情况下， 应该取比该剩余时间TV小的规定值中成为最大值的下游基板W作为 上述预测的判断基准。其中，上述的预测，对于先开始运行并工作的A组的处理模块PM,—PM2，在与其对应的搬送路径SA—SB— (S，—Sa—S2)上的 基板搬送开始的情况下也是适用的。即，如上述例子中所述，在第一 处理用处理模块PM,是最初一个完成调节的情况下，设备控制器EC 通过模块控制器MC2、 MC4对两个处理模块PM2、 PM4各自的剩余时 间TV进行比较，选择较短一方(上述例子中的处理模块PM2)的剩余 时间TV。然后，当在搬送区域内最下游位置待机中的未处理基板的规 定值Ts小于该剩余时间TR时，可以开始搬送路径SA — SB —(S"Sa—S2)上的基板搬送。在上述的例子中，在调节完成的顺序例如是PM3、 PM2、 PM,、 PM4 的情况下，如图10所示，在PM3、 PM2的调节完成的时刻，D组的处 理模块PM3—PM2成立，可以幵始搬送路径Sa—SB— (S3—Sd—S2) 上的基板搬送。之后，从PM,、 PM4的调节完成的时刻开始，可以开 始SA —SB— (S,—Se—S4)上的基板搬送，C组的处理模块PM,—PM4
开始运作，其结果是按照图8中的组合方式以及搬送方式，系统内全 部的模块以及全部的搬送机构都开始运作。此外，在上述的例中，假如调节完成的顺序是PM3、 PM,、 PM4、 PM2，则在PM4的调节完成时刻，PM3、 PM,中的任一个与PM4组合， 使得B组处理模块PM3—PM4或者C组处理模块PM,—PM4成 立，从而可以开始搬送路径SA—SB— (S3—Sb—S4)或者搬送路径SA 一Sb — (S,—Sc—S4)上的基板搬送。此处，当B组处理模块PM3—PM4
成立，搬送路径SA—SB— (S3—Sb—S4)上的基板搬送开始时，之后 在PM2的调节完成时刻，A组处理模块PM，—PM2成立，从此时开 始，搬送路径Sa—Sb— (S,—Sa—S2)上的基板搬送也开始加入，结果， 按照图7中的组合方式和搬送方式，系统内全部的模块和全部的搬送 机构开始运作。此外，在PM4的调节完成时刻，C组处理模块PM,—PM4成立，搬送路径Sa—SB— (S,—Se—S4)上的基板搬送 开始的情况下，之后在PM2的调节完成时刻，D组处理模±央PM3—PM2
成立，从此时开始，搬送路径SA—SB— (S3—Sd—S2)上的基板搬送 也开始加入，结果是按照如图8中的组合方式和搬送方式，系统内全 部的模块和全部的搬送机构开始运作。在其他的情况下，在处理模块PM,、 PM2、 PM3、 PM4之间调节完 成的顺序有多种情况，任一种情况下完成调节的处理模块在第一工序 用处理模块PM,、 PM3和第二工序用处理模块PM2、 PM4分别有一台 以上完成调节的时刻，可以编制能够实行一列式复合式处理的一组处 理模块，在与其对应的搬送路径上开始基板的搬送。然后，在最后一 个(第四个)处理模块完成调节的时刻，剩余的一组处理模块开始运 作，在与其对应的搬送路径上也开始进行基板的搬送。由此，能够在 系统内有效利用可运作资源，从而提高生产力。适用于本发明的集成设备并不仅限于上述实施方式的装置构成 (图1)，在规划设计、各部分的构成等中都可以有各种变化。例如，
上述实施方式中的两机并置型的负载锁定模块(LLM,、 LLM2),是以 一个为单位置留前进(未处理)的晶片W，以一个为单位置留返回(处 理完)的晶片W，并且也可以使前进晶片W和返回晶片W同时置留。 但是，在大气系搬送路径和真空系搬送路径之间设置负载锁定模块的 方式是任意的，例如，既可以设计成全部搬送路径共用的负载锁定模 块的结构，也可以设计成各搬送路径专用的负载锁定模块的结构。另外，如图11所示，也可以使搬送模块TM在水平方向上延伸， 使能够与搬送模块TM连接的、即能够在集成设备内运作的处理模块 的台数增加的结构(在图11的例子中为6台)。在这种构成的例子中， 在搬送模块TM内铺设两根在长度方向上延伸的轨道IO，搬送机器RB, 具有能够在轨道10上直线移动的滑块(slider) 12。此外，该搬送机器 RB，具有一对在相互成锐角(例如60度)的两方向上可伸縮的搬送臂 FA、 FB，具有在该两个搬送臂FA、 FB利用拾取放置动作相对各个模块 顺次插入时能够旋转较小角度的特长。在图11的集成设备中，如果能够使全部6台处理模块PM, PM6 以一部分或全部共同的方案并列施行单一的处理，则能够编成用于以 一部分或全部共同的处理方案并列施行复合处理的两组或三组处理模 块。在任何一种编排方式中，都适用以上述预测(推测)方式开始基 板搬送路径上的基板搬送的方法。特别是，由顺次连续进行处理的第一处理模块、第二处理模块以 及第三处理模块构成一组复合处理的情况下，从剩余最后一台未完成 调节的第三处理模块的时刻开始，实时监控该第三处理模块的剩余时 间TR，当搬送区域内处于待机状态的规定未处理基板的规定值Ts在该 剩余时间TV以下时，可以开始该搬送路径上的基板搬送。这样的情况下，对于规定值Ts而言，将该基板从待机位置到被搬 入第一处理用处理模块的第一搬送时间、该基板W为了接受第一处理 在该第一处理模块内滞留的第一方案时间、在该第一处理模块内的滞 留结束后的该基板W从此处被搬出并被搬入到第二处理用处理模块内 的第二搬送时间、该基板W为了接受第二处理在该第二处理模块内滞 留的第二方案时间、和在该第二处理模块内的滞留结束后的该基板W 从此处被搬出的第三搬送时间加在一起求出最小所需时间，在该最小
所需时间以上的范围内决定规定值Ts。其中，在上述实施方式中，搬送模块TM内的真空搬送机器RB, 和装载模块LM内的大气搬送机器RB2各自分别由模块控制器MCT、 MC^控制。但是，也可以由一个控制器同时或并列地控制真空搬送机 器RB,和大气搬送机器RB2。同样地，也可以使全部的处理用模块控 制器MQ、 MC2、 MC3、 MC4由一个控制器控制。本发明的处理系统，并不仅限于上述实施方式那样的真空系的处 理系统，处理系统的一部分或者全部具有大气系的处理部分的处理系 统也是可以适用的。被处理体也不仅限于半导体晶片，等离子体显示 面板用的各种基板、遮光掩模、CD基板、印刷基板等都是可以适用的。
权利要求
1.一种处理系统，其特征在于，包括多个处理模块，构成为各个对基板实施实质上相同的处理；搬送系统，在其周围连接有所述多个处理模块并且在其内部包含具有第一搬送机构的第一搬送模块，该搬送系统构成为从收纳有多个基板的盒体将各基板搬送至所述多个处理模块中的任一个；以及控制器，控制所述搬送系统和所述多个处理模块的动作，其中，所述控制器控制所述搬送系统和所述多个处理模块，使得在分别进行用于使所述多个处理模块成为能够实施所述处理状态的调节的情况下，每当所述多个处理模块中的一个完成调节时，所述搬运系统从所述盒体在向着所述一个已完成调节的处理模块的搬送路径上开始逐次搬送基板，并且开始对所述一个已完成调节的处理模块中的基板进行逐次处理。
2. 根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于-所述控制器，对所述搬送系统以及所述多个处理模块进行控制，使得在两个以上处理模块的调节结束后，按照一定的顺序且一定的周 期沿着与各处理模块对应的搬送路径将未处理基板搬入到完成调节 的处理模块，并从已结束所述处理的处理模块逐个地将完成处理的基 板向着与其对应的搬送路径搬出。
3. —种处理系统，其特征在于，包括多个处理模块，该多个处理模块包含多种且每种具有多个，使得 能够设定多组处理模块组，该处理模块组由多种处理模块组成，能够 实行由一系列多个处理构成的复合处理；搬送系统，在其周围连接有所述多个处理模块并且在其内部包含 具有第一搬送机构的第一搬送模块，该搬送系统构成为从收纳有多个基板的盒体将各基板搬送至所述多个处理模块中的任一个；以及控制器，控制所述搬送系统和所述多个处理模块的动作，其中， 所述控制器控制所述搬送系统以及所述多个处理模块，使得在进 行用于使所述多个处理模块成为能够实施分别被分配的所述处理状 态的调节的情况下，每当在调节已完成的处理模块中能够实施所述复 合处理的处理模块的组合成立时，设定该组合作为所述处理模块组， 所述搬送系统开始从所述盒体在向着设定的所述处理模块组的搬送 路径上对基板逐个地进行搬送，并且开始对设定的处理模块组中的基 板进行逐次处理。
4. 根据权利要求3所述的处理系统，其特征在于 所述控制器控制所述搬送系统以及所述多个处理模块，使得在设定完两组以上处理模块组之后，按照一定顺序以及一定周期沿着与各处理模块相对应的搬送路径将未处理基板搬入到设定完的各处理模块组，从已完成所述复合处理的组的处理模块中逐次将完成处理的基 板向着与其对应的搬送路径搬出。
5. 根据权利要求3所述的处理系统，其特征在于 所述复合处理包括前一工序的第一处理和后一工序的第二处理， 各组处理模块包括用于实行所述第一处理的第一组处理模块中的任一个和用于实行所述第二处理的第二组处理模块中的任一个。
6. 根据权利要求3所述的处理系统，其特征在于-所述控制器控制所述搬送系统，使得在属于所述第一组的多个第 一处理模块中的一个比属于所述第二组的多个第二处理模块中的任 一个提前完成所述调节的情况下，预测正在实行所述调节的所述第二 处理模块各自分别完成所述调节所需的剩余时间，当最短的剩余时间 小于规定基准值时，可以认为包含已完成能够实现所述复合处理的所 述调节的第一处理模块的处理模块组合成立，开始进行在与己完成所 述调节的第一处理模块对应的搬送路径上的基板搬送。
7. 根据权利要求6所述的处理系统，其特征在于所述控制器根据第一搬送时间与方案时间与第二搬送时间的和 来决定所述基准值，其中，所述第一搬送时间是应搬入到已完成所述 调节的第一处理模块中的未处理基板从现在存在位置至被搬入到该 第一处理模块所需的时间，所述方案时间是所述基板为了接受所述第 一处理而在所述第一处理模块内滞留的时间，所述第二搬送时间是已 结束在所述第一处理模块中的滞留的所述基板从所述第一处理模块 被搬出所需的时间。
8. 根据权利要求5所述的处理系统，其特征在于 所述控制器将所述第一组处理模块中最先完成所述调节的处理模块与所述第二组处理模块中最先完成所述调节的处理模块设定为 第一处理模块组，将所述第一组处理模块中第二个完成所述调节的处 理模块与所述第二组处理模块中第二个完成所述调节的处理模块设 定为第二处理模块组。
9. 根据权利要求1 8中任一项所述的处理系统，其特征在于 所述处理模块分别具有用于保持所述基板并对其进行加热的基座，所述控制器在从所述处理模块接收到表示所述基座的温度成为规 定值的信号时，判断调节己经完成。
10. 根据权利要求1 8中任一项所述的处理系统，其特征在于 所述处理模块分别具有用于在减压状态下实行所述处理的真空腔室，所述第一搬送模块是具有用于在减压状态下搬送基板的真空搬 送腔室的真空搬送模块，所述第一搬送机构被配置在所述真空搬送室 内，其中，所述处理系统还包括在大气压下支撑所述盒体的装载端口 ；大气压搬送模块，该大气压搬送模块与所述装载端口连接并且在 其内部具有第二搬送机构；和至少一个负载锁定模块，该负载锁定模块被设置在所述大气压搬 送模块与所述真空搬送模块之间，构成为为了使在这些大气压搬送模 块与所述真空搬送模块之间搬送的基板暂时停留在其内部而能够有选择地将其内部切换到大气压状态或者减压状态，所述盒体与所述处理模块之间的所述搬送路径经由所述大气压 搬送模块、所述负载锁定模块以及所述真空搬送模块。
11. 一种处理系统的运转方法，其特征在于所述处理系统包括多个处理模块，构成为各个对基板实施实质 上相同的处理；禾口搬送系统，从收纳有多个基板的盒体将各基板搬送至所述多个处 理模块中的任一个，其中，在分别进行用于使所述多个处理模块成为能够实施所述处理状 态的调节的情况下，每当所述多个处理模块中的一个完成调节时，所 述搬运系统从所述盒体在向着所述一个已完成调节的处理模块的搬 送路径上开始逐次搬送基板，并且开始对所述一个已完成调节的处理 模块中的基板进行逐次处理。
12. —种处理系统的运转方法，其特征在于所述处理系统包括多个处理模块，该多个处理模块包含多种且 每种具有多个，使得能够设定多组处理模块组，该处理模块组由多种 处理模块组成，能够实行由一系列多个处理构成的复合处理；禾口搬送系统，该搬送系统从收纳有多个基板的盒体将各基板搬送至 所述多个处理模块中，其中，在进行用于使所述多个处理模块成为能够实施分别被分配的所 述处理状态的调节的情况下，每当在调节己完成的处理模块中能够实 施所述复合处理的处理模块的组合成立时，设定该组合作为所述处理 模块组，所述搬送系统开始从所述盒体在向着设定的所述处理模块组 的搬送路径上对基板逐个地进行搬送，并且开始对设定的处理模块组 中的基板进行逐次处理。
全文摘要
本发明提供一种为了对基板实施相互相同的处理所设计的具备多个处理模块的处理系统的运转方法。当进行各处理模块的调节作为用于实施规定处理方案的准备时，每当一个处理模块的调节完成时，在从收纳未处理基板的盒体到该处理模块的搬送路径上逐次开始未处理基板的搬送，与此同时开始逐次对使用该处理模块的未处理基板进行处理。即使同一种类处理模块之间的调节所需时间不一致，也可以高效地运用处理系统。
文档编号H01L21/67GK101107702SQ20068000281
公开日2008年1月16日 申请日期2006年10月6日 优先权日2005年10月6日
发明者关户幸一, 山口博史, 裴廷桓 申请人:东京毅力科创株式会社